JP7790239B2 - Electrostatic image developing carrier, electrostatic image developer, process cartridge, image forming apparatus and image forming method - Google Patents
Electrostatic image developing carrier, electrostatic image developer, process cartridge, image forming apparatus and image forming methodInfo
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Description
本発明は、静電荷像現像用キャリア、静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び画像形成方法に関する。 The present invention relates to a carrier for developing electrostatic images, an electrostatic image developer, a process cartridge, an image forming apparatus, and an image forming method.
特許文献1には、芯材と、窒素含有樹脂粒子及び無機酸化物粒子を含み、前記芯材を被覆する被覆樹脂層と、を有し、前記窒素含有樹脂粒子の表面露出率が0.8%以上3.0%以下である、静電荷像現像用キャリアが開示されている。
特許文献2には、核体粒子表面にマトリックス樹脂を被覆してなる静電潜像現像用キャリアにおいて、マトリックス樹脂中に2種以上の含窒素微粒子を含有させ、前記微粒子のうち比較的大きな微粒子の1次平均粒子径が0.1~3.0μmの範囲にあり、比較的小さな微粒子の1次平均粒子径が0.01~0.1μmの範囲にあり、両者の1次平均粒子径の比が300:1~2:1の範囲にあることを特徴とする静電潜像現像用キャリアが開示されている。
Patent Document 1 discloses a carrier for developing electrostatic images, which has a core material and a coating resin layer that contains nitrogen-containing resin particles and inorganic oxide particles and coats the core material, and the surface exposure rate of the nitrogen-containing resin particles is 0.8% or more and 3.0% or less.
Patent Document 2 discloses an electrostatic latent image developing carrier in which the surface of core particles is coated with a matrix resin, and in which two or more types of nitrogen-containing fine particles are contained in the matrix resin, and among the fine particles, relatively large fine particles have a primary average particle diameter in the range of 0.1 to 3.0 μm, and relatively small fine particles have a primary average particle diameter in the range of 0.01 to 0.1 μm, and the ratio of the primary average particle diameters of the two is in the range of 300:1 to 2:1.
キャリアの樹脂被覆層に大量の微粒子を添加すると、フィラー効果により、被覆層の強度が向上し、トナーに付着している外添剤によるキャリア汚染を抑制でき、結果として、キャリアの帯電維持性が向上する効果がある。しかし、紙面中の画像が占める割合が1%のような低い画像密度、1回のジョブにおいて100枚程度の短い印刷、連続して5万枚以上の長期印刷、などのようなキャリアに高ストレスがかかる場合、微粒子を含む樹脂被覆層においても樹脂被覆層が剥離して、帯電維持性が悪化する場合がある。
本発明は、樹脂被覆層に窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含むキャリアにおいて、窒素含有シリカ粒子含有量が樹脂被覆層の全質量に対して10質量%未満又は55質量%を超えた場合と比較して、キャリアの帯電維持性の悪化を抑制することを目的とする。
When a large amount of fine particles is added to the resin coating layer of the carrier, the strength of the coating layer is improved due to the filler effect, and carrier contamination by external additives attached to the toner can be suppressed, resulting in an improvement in the charge retention of the carrier. However, when high stress is applied to the carrier, such as when the image density is low, such as when the ratio of the image to the paper surface is 1%, when short printing of about 100 sheets in a single job is performed, or when long-term printing of 50,000 sheets or more is performed continuously, the resin coating layer may peel off even in a resin coating layer containing fine particles, and the charge retention may deteriorate.
The present invention aims to suppress deterioration of the charge retention of a carrier in a resin coating layer containing nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin microparticles, compared to when the nitrogen-containing silica particle content is less than 10 mass % or more than 55 mass % relative to the total mass of the resin coating layer.
請求項1の発明は、芯材と、窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含み、前記芯材を被覆する樹脂被覆層と、を有し、前記窒素含有シリカ粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して10質量%以上55質量%以下であり、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が100nm以上250nm以下であり、前記窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する前記窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sが、0.15以上0.55以下である静電荷像現像用キャリアである。
請求項2の発明は、前記窒素含有シリカ粒子は、窒素含有官能基を有するシランカップリング剤、又は、窒素含有官能基と加水分解性アルコキシシラノール基を含有する(メタ)アクリルモノマーを合成したビニル系共重合体により処理されたシリカ粒子を含む、請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項3の発明は、前記窒素含有官能基を有するシランカップリング剤は、アミノ基と加水分解性アルコキシシラノール基を有する、請求項2に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項4の発明は、前記窒素含有シリカ粒子の体積平均粒径は、5nm以上20nm以下である、請求項3に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項5の発明は、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径をD(μm)、前記樹脂被覆層の厚みをT(μm)としたとき、D/Tは0.007以上0.24以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項6の発明は、前記窒素含有樹脂微粒子の含有量は前記樹脂被覆層の全質量に対して5質量%以上30質量%以下である、請求項5に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項7の発明は、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が120nm以上230nm以下である、請求項5に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項8の発明は、前記樹脂被覆層は、脂環式(メタ)アクリル樹脂を含有する、請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項9の発明は、前記脂環式(メタ)アクリル樹脂は、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含む、請求項8に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項10の発明は、前記窒素含有シリカ粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して13質量%以上50質量%以下である、請求項1に記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項11の発明は、前記窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する前記窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sが、0.18以上0.52以下である、請求項10記載の静電荷像現像用キャリアである。
請求項12の発明は、静電荷像現像用トナーと、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアと、を含む静電荷像現像剤である。
請求項13の発明は、請求項12に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
請求項14の発明は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、請求項12に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える画像形成装置である。
請求項15の発明は、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、請求項12に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法である。
The invention of claim 1 is a carrier for developing electrostatic images, comprising a core material and a resin coating layer containing nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin microparticles and coating the core material, wherein the content of the nitrogen-containing silica particles is 10 mass% or more and 55 mass% or less relative to the total mass of the resin coating layer, the volume-average particle diameter of the nitrogen-containing resin microparticles is 100 nm or more and 250 nm or less, and the mass ratio P/S of the mass P of the nitrogen-containing resin microparticles to the mass S of the nitrogen-containing silica particles is 0.15 or more and 0.55 or less.
The invention of claim 2 is the carrier for developing electrostatic images according to claim 1, wherein the nitrogen-containing silica particles include silica particles treated with a silane coupling agent having a nitrogen-containing functional group, or a vinyl copolymer synthesized from a (meth)acrylic monomer having a nitrogen-containing functional group and a hydrolyzable alkoxysilanol group.
A third aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the second aspect, wherein the silane coupling agent having a nitrogen-containing functional group has an amino group and a hydrolyzable alkoxysilanol group.
A fourth aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the third aspect, wherein the nitrogen-containing silica particles have a volume average particle size of 5 nm or more and 20 nm or less.
The invention of claim 5 is the carrier for developing electrostatic images according to claim 1, wherein, when the volume average particle diameter of the nitrogen-containing resin microparticles is D (μm) and the thickness of the resin coating layer is T (μm), D/T is 0.007 or more and 0.24 or less.
A sixth aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the fifth aspect, wherein the content of the nitrogen-containing resin fine particles is 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the resin coating layer.
A seventh aspect of the present invention is the carrier for developing electrostatic images according to the fifth aspect, wherein the nitrogen-containing resin fine particles have a volume average particle size of 120 nm or more and 230 nm or less.
An eighth aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the first aspect, wherein the resin coating layer contains an alicyclic (meth)acrylic resin.
A ninth aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the eighth aspect, wherein the alicyclic (meth)acrylic resin contains cyclohexyl (meth)acrylate as a polymerization component.
A tenth aspect of the present invention is the electrostatic image developing carrier according to the first aspect, wherein the content of the nitrogen-containing silica particles is 13% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the total mass of the resin coating layer.
The invention of claim 11 is the carrier for developing electrostatic images according to claim 10, wherein the mass ratio P/S of the mass S of the nitrogen-containing silica particles to the mass P of the nitrogen-containing resin fine particles is 0.18 or more and 0.52 or less.
The invention of claim 12 is an electrostatic image developer containing a toner for developing electrostatic images and the carrier for developing electrostatic images according to any one of claims 1 to 11.
The invention of claim 13 is a process cartridge that is detachably attached to an image forming apparatus and contains the electrostatic image developer described in claim 12 and is equipped with a developing means that develops an electrostatic image formed on the surface of an image carrier using the electrostatic image developer into a toner image.
The invention of claim 14 is an image forming apparatus comprising an image carrier, charging means for charging the surface of the image carrier, electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the charged surface of the image carrier, developing means that contains the electrostatic image developer of claim 12 and develops the electrostatic image formed on the surface of the image carrier as a toner image using the electrostatic image developer, transfer means that transfers the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium, and fixing means that fixes the toner image transferred to the surface of the recording medium.
The invention of claim 15 is an image forming method comprising: a charging step of charging the surface of an image carrier; an electrostatic image forming step of forming an electrostatic image on the charged surface of the image carrier; a developing step of developing the electrostatic image formed on the surface of the image carrier as a toner image using the electrostatic image developer of claim 12; a transfer step of transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium; and a fixing step of fixing the toner image transferred to the surface of the recording medium.
請求項1の発明によれば、樹脂被覆層に窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含む静電荷像現像用キャリアにおいて、窒素含有シリカ粒子含有量が樹脂被覆層全質量に対して10質量%未満若しくは55質量%を超えた場合、又は、窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が100nm未満若しくは250nm超の場合に比較して、キャリアの帯電維持性の悪化を抑制することができる。
請求項2の発明によれば、前記窒素含有シリカ粒子が、窒素含有官能基を有するシランカップリング剤、又は、窒素含有官能基と加水分解性アルコキシシラノール基を含有する(メタ)アクリルモノマーを合成したビニル系共重合体により処理されたシリカ粒子を含まない場合と比較して、当該窒素含有シリカにおける帯電分布が狭化した静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項3の発明によれば、前記シランカップリング剤が、アミノ基と加水分解性アルコキシシラノール基を有しない場合と比較して、当該窒素含有シリカにおける帯電分布が狭化した静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項4の発明によれば、前記窒素含有シリカ粒子の体積平均粒径が、5nm未満又は20nmより大きい場合と比較して、当該窒素含有シリカにおける帯電分布が狭化した静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項5の発明によれば、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径をD(μm)、前記樹脂被覆層の厚みをT(μm)としたとき、D/Tが0.007未満又は0.24より大きい場合と比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項6の発明によれば、前記窒素含有樹脂微粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して5質量%未満又は30質量%より大きい場合と比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項7の発明によれば、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が120nm未満又は230nmより大きい場合と比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項8の発明によれば、樹脂被覆層が脂環式(メタ)アクリル樹脂を含有しない場合と比較して、樹脂被覆層内の粒子分散性が向上した静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項9の発明によれば、前記脂環式(メタ)アクリル樹脂が、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含まない場合と比較して、環境変化に対する水分の影響が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項10の発明によれば、前記窒素含有シリカ粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して13質量%未満又は50質量%より多い場合と比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項11の発明によれば、前記窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する前記窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sが、0.18未満又は0.52より大きい場合と比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像用キャリアを提供することができる。
請求項12、13,14又は15の発明によれば、樹脂被覆層に窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含む静電荷像現像用キャリアにおいて、窒素含有シリカ粒子含有量が樹脂被覆層全質量に対して10質量%未満若しくは55質量%を超えた場合、又は、窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が100nm未満若しくは250nm超の場合に比較して、帯電維持性の悪化が抑制された静電荷像現像剤、プロセスカートリッジ、画像形成装置又は画像形成方法を提供することができる。
According to the invention of claim 1, in a carrier for developing electrostatic images containing nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin microparticles in a resin coating layer, deterioration of the carrier's charge retention can be suppressed compared to when the nitrogen-containing silica particle content is less than 10 mass% or more than 55 mass% relative to the total mass of the resin coating layer, or when the volume average particle size of the nitrogen-containing resin microparticles is less than 100 nm or more than 250 nm.
According to the invention of claim 2, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which the charge distribution in the nitrogen-containing silica is narrower than in a case in which the nitrogen-containing silica particles do not contain silica particles treated with a silane coupling agent having a nitrogen-containing functional group or a vinyl copolymer synthesized from a (meth)acrylic monomer having a nitrogen-containing functional group and a hydrolyzable alkoxysilanol group.
According to the invention of claim 3, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which the charge distribution in the nitrogen-containing silica is narrower than when the silane coupling agent does not have an amino group and a hydrolyzable alkoxysilanol group.
According to the invention of claim 4, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which the charge distribution of the nitrogen-containing silica is narrower than when the volume average particle diameter of the nitrogen-containing silica particles is less than 5 nm or more than 20 nm.
According to the invention of claim 5, when the volume average particle diameter of the nitrogen-containing resin microparticles is D (μm) and the thickness of the resin coating layer is T (μm), it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when D/T is less than 0.007 or greater than 0.24.
According to the invention of claim 6, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when the content of the nitrogen-containing resin microparticles is less than 5 mass % or more than 30 mass % relative to the total mass of the resin coating layer.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when the volume average particle diameter of the nitrogen-containing resin microparticles is less than 120 nm or more than 230 nm.
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which the particle dispersibility in the resin coating layer is improved compared to when the resin coating layer does not contain an alicyclic (meth)acrylic resin.
According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which the influence of moisture due to environmental changes is suppressed, compared to when the alicyclic (meth)acrylic resin does not contain cyclohexyl (meth)acrylate as a polymerization component.
According to the invention of claim 10, it is possible to provide a carrier for developing electrostatic images in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when the content of the nitrogen-containing silica particles is less than 13 mass % or more than 50 mass % relative to the total mass of the resin coating layer.
According to the invention of claim 11, a carrier for developing electrostatic images can be provided in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when the mass ratio P/S of the nitrogen-containing resin microparticles to the mass S of the nitrogen-containing silica particles is less than 0.18 or greater than 0.52.
According to the invention of claim 12, 13, 14 or 15, in a carrier for developing electrostatic images containing nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin microparticles in a resin coating layer, it is possible to provide an electrostatic image developer, a process cartridge, an image forming apparatus or an image forming method in which deterioration of charge retention is suppressed compared to when the nitrogen-containing silica particle content is less than 10 mass % or more than 55 mass % relative to the total mass of the resin coating layer, or when the nitrogen-containing resin microparticles have a volume average particle size of less than 100 nm or more than 250 nm.
以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例等は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を限定するものではない。 The following describes embodiments of the invention. These descriptions and examples are intended to illustrate embodiments and do not limit the scope of the invention.
本開示において、数値範囲を表す「〇〇以上〇〇以下」や「〇〇~〇〇」の記載は、特に断りのない限り、記載された上限及び下限を含む数値範囲を意味する。また、本開示において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種類存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種類の物質の合計量を意味する。
本開示において、「静電荷像現像用キャリア」を単に「キャリア」と記載することがあり、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」と記載することがあり、「静電荷像現像剤」を単に「現像剤」と記載することがある。
In this disclosure, the expressions "from XX to XX" or "XX to XX" that represent a numerical range mean a numerical range including the stated upper and lower limits, unless otherwise specified. Furthermore, in this disclosure, when referring to the amount of each component in a composition, if the composition contains multiple substances corresponding to each component, the expression means the total amount of those multiple substances present in the composition, unless otherwise specified.
In the present disclosure, the "electrostatic image developing carrier" may be simply referred to as the "carrier," the "electrostatic image developing toner" may be simply referred to as the "toner," and the "electrostatic image developer" may be simply referred to as the "developer."
<静電荷像現像用キャリア>
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、芯材と、窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含み、前記芯材を被覆する樹脂被覆層と、を有し、前記窒素含有シリカ粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して10質量%以上55質量%以下であり、前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が100nm以上250nm以下であり、前記窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する前記窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sが、0.15以上0.55以下である。
<Electrostatic image developing carrier>
The carrier for developing electrostatic images according to this embodiment has a core material and a resin coating layer that contains nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin fine particles and coats the core material, wherein the content of the nitrogen-containing silica particles is 10% by mass or more and 55% by mass or less relative to the total mass of the resin coating layer, the volume-average particle diameter of the nitrogen-containing resin fine particles is 100 nm or more and 250 nm or less, and the mass ratio P/S of the mass P of the nitrogen-containing resin fine particles to the mass S of the nitrogen-containing silica particles is 0.15 or more and 0.55 or less.
静電荷像現像用キャリアの芯材を被覆する樹脂被覆層が無機酸化物粒子、樹脂微粒子等の微粒子を大量に含有すると、フィラー効果により、樹脂被覆層の強度が向上したり、キャリア表面に凹凸が生じたりしやすくなり、トナーに付着している外添剤によるキャリア汚染が抑制でき、結果として、キャリアの帯電維持性を向上させる効果がある。
しかし、紙面中に画像が占める割合が1%等の低画像密度、1回のジョブにおいて100枚程度の短い印刷の繰り返し、連続5万枚以上等の長期ランニング等の、キャリアに高いストレスが加わる条件下では、キャリアの樹脂被覆層に微粒子を含有する状態であっても、樹脂被覆層の剥離が生じる。そして、この剥離の進行に従って現像剤全体の帯電維持性が悪化する場合がある。
本実施態様に係るキャリアは、上記構成を有することにより、高ストレスがかかり、キャリアの樹脂被覆層が剥離しやすい環境下においても、帯電維持性の悪化を抑制することが可能である。その機序として、下記が推定される。
本実施態様では、樹脂被覆層中に窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子が含有される。窒素含有シリカ粒子の有する窒素元素と窒素含有樹脂微粒子の有する窒素元素との間に、窒素元素相互の反発が発生し、各粒子の分散が良好になり、樹脂被覆層内における各粒子の偏在が抑制され、フィラー効果が高くなる。その結果として、樹脂被覆層が剥離しやすい高いストレス環境下(低画像密度等)においても、常に樹脂被覆層の表面に窒素含有シリカ粒子が均一に存在し、帯電維持性に優れたキャリアを提供できると推測される。
なお、無機粒子はチタン酸化合物粒子もキャリアに使用される場合があるが、本実施態様では窒素含有無機粒子はチタン酸化合物粒子ではなく、シリカ粒子が帯電維持性に効果を有する。この理由は、次が推定される。チタンはシリカより正帯電性が強いため、窒素含有チタン酸粒子では、チタンの正帯電性に窒素元素の正帯電性が加わると、逆に前記した窒素元素相互の反発が過剰となって粒子の分散性が悪化し、電荷交換性が良いチタンが樹脂被覆層表面に偏在することにより、帯電維持性が悪化すると推測される。
When the resin coating layer that coats the core material of the carrier for developing electrostatic images contains a large amount of fine particles such as inorganic oxide particles and resin fine particles, the filler effect improves the strength of the resin coating layer and makes it easier for unevenness to occur on the carrier surface, thereby suppressing carrier contamination by external additives adhering to the toner, and as a result, has the effect of improving the charge retention of the carrier.
However, under conditions where high stress is applied to the carrier, such as when the image density is low (e.g., 1% of the paper), when short print runs of about 100 sheets are repeated in one job, or when long-term runs of 50,000 sheets or more are performed, peeling of the resin coating layer occurs even when the carrier contains fine particles. As this peeling progresses, the charge retention of the entire developer may deteriorate.
The carrier according to the present embodiment has the above-described structure, and therefore can suppress deterioration of the charge retention even in an environment where high stress is applied and the resin coating layer of the carrier is likely to peel off. The mechanism behind this is presumed to be as follows.
In this embodiment, nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin microparticles are contained in the resin coating layer. Mutual repulsion of the nitrogen elements occurs between the nitrogen-containing silica particles and the nitrogen-containing resin microparticles, improving the dispersion of each particle, suppressing uneven distribution of each particle within the resin coating layer, and enhancing the filler effect. As a result, even under high-stress conditions (such as low image density) where the resin coating layer is prone to peeling, the nitrogen-containing silica particles are always uniformly present on the surface of the resin coating layer, providing a carrier with excellent charge retention.
Although titanate compound particles may also be used as inorganic particles in carriers, in this embodiment, silica particles, not titanate compound particles, are used as nitrogen-containing inorganic particles, and are effective in improving charge retention. The reason for this is presumed to be as follows: Titanium has a stronger positive charge than silica, so in nitrogen-containing titanate particles, when the positive charge of the nitrogen element is added to the positive charge of titanium, the repulsion between the nitrogen elements described above becomes excessive, worsening the dispersibility of the particles, and titanium, which has good charge exchange properties, is unevenly distributed on the surface of the resin coating layer, thereby worsening the charge retention.
以下、本実施形態に係るキャリアの構成を詳細に説明する。
〔芯材〕
本実施形態に係る静電荷像現像用キャリアは、芯材を含む。
芯材は、磁性を有するものであれば特に制限されず、キャリアの芯材として用いられる公知の材料が適用される。
芯材としては、例えば、粒子状の磁性粉(磁性粒子);多孔質の磁性粉に樹脂を含侵させた樹脂含浸磁性粒子;樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散樹脂粒子;などが挙げられる。芯材は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
The configuration of the carrier according to this embodiment will be described in detail below.
[Core material]
The electrostatic image developing carrier according to this embodiment contains a core material.
The core material is not particularly limited as long as it has magnetic properties, and any known material used as a core material for a carrier can be used.
Examples of the core material include particulate magnetic powder (magnetic particles), resin-impregnated magnetic particles in which porous magnetic powder is impregnated with resin, and magnetic powder-dispersed resin particles in which magnetic powder is dispersed in resin. One type of core material may be used alone, or two or more types may be used in combination.
磁性粒子としては、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属の粒子;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物等が挙げられ、磁性酸化物粒子であることが好ましい。
芯材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、スチレン-アクリル酸エステル共重合体、オルガノシロキサン結合を含んで構成されるストレートシリコーン又はその変性品、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、芯材を構成する樹脂には、導電性粒子等の添加剤を含ませてもよい。導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属、カーボンブラック、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子が挙げられる。
Examples of magnetic particles include particles of magnetic metals such as iron, nickel, and cobalt; and magnetic oxides such as ferrite and magnetite, with magnetic oxide particles being preferred.
Examples of resins that may be used for the core include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl ether, polyvinyl ketone, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, straight silicone or modified silicone containing organosiloxane bonds, fluororesin, polyester, polycarbonate, phenolic resin, and epoxy resin. These resins may be used alone or in combination of two or more. The resin that may be used for the core may contain additives such as conductive particles. Examples of conductive particles include particles of metals such as gold, silver, and copper, carbon black, titanium oxide, zinc oxide, tin oxide, barium sulfate, aluminum borate, and potassium titanate.
芯材は、粒子状の磁性粉、つまり、磁性粒子であることが好ましい。
磁性粒子の体積平均粒径は、例えば20μm以上50μm以下であることが好ましい。
The core material is preferably a particulate magnetic powder, that is, magnetic particles.
The volume average particle size of the magnetic particles is preferably, for example, 20 μm or more and 50 μm or less.
〔樹脂被覆層〕
本実施形態に係る樹脂被覆層は、窒素含有シリカ粒子及び窒素含有樹脂微粒子を含む。
本実施形態に係る樹脂被覆層は、前記芯材を被覆する樹脂層である。
[Resin coating layer]
The resin coating layer according to this embodiment contains nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin fine particles.
The resin coating layer according to this embodiment is a resin layer that coats the core material.
(結着樹脂)
樹脂被覆層を構成する結着樹脂としては、スチレン・アクリル酸共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン等のポリビニル系又はポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性物;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;尿素・ホルムアルデヒド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;などが挙げられる。樹脂被覆層を構成する樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(Binder resin)
Examples of binder resins constituting the resin coating layer include styrene-acrylic acid copolymers, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl or polyvinylidene resins such as polystyrene, acrylic resin, polyacrylonitrile, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyvinyl carbazole, polyvinyl ether and polyvinyl ketone, vinyl chloride-vinyl acetate copolymers, straight silicone resins or modified products thereof consisting of organosiloxane bonds, fluororesins such as polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride and polychlorotrifluoroethylene, polyesters, polyurethanes, polycarbonates, amino resins such as urea-formaldehyde resins, and epoxy resins. The resins constituting the resin coating layer may be used alone or in combination of two or more.
樹脂被覆層を構成する樹脂は、脂環式(メタ)アクリル樹脂を含有することが好ましい。樹脂被覆層が脂環式アクリル樹脂を含有することにより、樹脂被覆層に含まれる無機酸化物粒子の分散性がより高くなり易く、無機酸化物粒子を含む樹脂片が効率よく発生する傾向にある。その結果、画像の濃度ムラがより抑制される傾向にある。 The resin that makes up the resin coating layer preferably contains an alicyclic (meth)acrylic resin. When the resin coating layer contains an alicyclic acrylic resin, the inorganic oxide particles contained in the resin coating layer tend to be more dispersible, and resin fragments containing inorganic oxide particles tend to be generated more efficiently. As a result, density unevenness in the image tends to be further suppressed.
脂環式(メタ)アクリル樹脂の重合成分としては、(メタ)アクリル酸の低級アルキルエステル(例えば、アルキル基の炭素数が1以上9以下の(メタ)アクリル酸アルキルエステル)が好ましく、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレート等が挙げられる。
上記の中でも、脂環式アクリル樹脂の重合性分としては、画像の濃度ムラをより抑制する観点から、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート及び2-(ジメチルアミノ)エチル(メタ)クリレートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、メチル(メタ)アクリレート及びシクロヘキシル(メタ)アクリレートの少なくとも一方を含むことがより好ましい。脂環式アクリル樹脂の重合成分は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
As the polymerization component of the alicyclic (meth)acrylic resin, a lower alkyl ester of (meth)acrylic acid (for example, a (meth)acrylic acid alkyl ester in which the alkyl group has 1 to 9 carbon atoms) is preferred, and specific examples thereof include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and 2-(dimethylamino)ethyl (meth)acrylate.
Among the above, from the viewpoint of further suppressing uneven density of an image, the polymerizable component of the alicyclic acrylic resin preferably contains at least one selected from the group consisting of methyl(meth)acrylate, cyclohexyl(meth)acrylate, and 2-(dimethylamino)ethyl(meth)acrylate, and more preferably contains at least one of methyl(meth)acrylate and cyclohexyl(meth)acrylate. The polymerizable component of the alicyclic acrylic resin may be used alone or in combination of two or more.
脂環式(メタ)アクリル樹脂は、脂環式官能基の立体障害によって、炭素原子と酸素原子の結合の分極成分に対する水の影響を遮蔽する。環境変化に対する水分影響を抑制することができることから、重合成分としてシクロヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。
脂環式(メタ)アクリル樹脂に含まれるシクロヘキシル(メタ)アクリレートの含有量は、75モル%以上100モル%以下であることが好ましく、90モル%以上100モル%以下であることがより好ましく、95モル%以上100モル%以下であることがさらに好ましい。
Alicyclic (meth)acrylic resins shield the influence of water on the polarized component of the carbon-oxygen bond due to the steric hindrance of the alicyclic functional group. It is preferable to include cyclohexyl (meth)acrylate as a polymerization component because this can suppress the influence of moisture in environmental changes.
The content of cyclohexyl (meth)acrylate contained in the alicyclic (meth)acrylic resin is preferably 75 mol% or more and 100 mol% or less, more preferably 90 mol% or more and 100 mol% or less, and even more preferably 95 mol% or more and 100 mol% or less.
樹脂被覆層を芯材表面に形成する方法としては、例えば、湿式製法及び乾式製法が挙げられる。湿式製法は、樹脂被覆層を構成する樹脂を溶解又は分散させる溶剤を用いる製法である。一方、乾式製法は、上記溶剤を用いない製法である。 Methods for forming a resin coating layer on the surface of a core material include, for example, wet and dry processes. A wet process uses a solvent to dissolve or disperse the resin that makes up the resin coating layer. A dry process, on the other hand, does not use such a solvent.
湿式製法としては、例えば、芯材を樹脂被覆層形成用樹脂液中に浸漬して被覆する浸漬法;樹脂被覆層形成用樹脂液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動床中に流動化させた状態で樹脂被覆層形成用樹脂液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中で芯材と樹脂被覆層形成用樹脂液とを混合し、溶剤を除去するニーダーコーター法;などが挙げられる。
湿式製法において用いられる樹脂被覆層形成用樹脂液は、樹脂及びその他の成分を溶剤に溶解又は分散させて調製する。溶剤としては、樹脂を溶解又は分散するものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;などが使用される。
乾式製法としては、例えば、芯材と樹脂被覆層形成用樹脂の混合物を乾燥状態で加熱して樹脂被覆層を形成する方法が挙げられる。具体的には例えば、芯材と樹脂被覆層形成用樹脂とを気相中で混合して加熱溶融し、樹脂被覆層を形成する。
Examples of wet manufacturing methods include a dipping method in which a core material is dipped in a resin liquid for forming a resin coating layer to coat it; a spraying method in which a resin liquid for forming a resin coating layer is sprayed onto the surface of a core material; a fluidized bed method in which a core material is fluidized in a fluidized bed and a resin liquid for forming a resin coating layer is sprayed onto the core material; and a kneader coater method in which a core material and a resin liquid for forming a resin coating layer are mixed in a kneader coater and the solvent is removed.
The resin liquid for forming the resin coating layer used in the wet manufacturing method is prepared by dissolving or dispersing the resin and other components in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it can dissolve or disperse the resin, and examples of the solvent that can be used include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and ethers such as tetrahydrofuran and dioxane.
An example of a dry manufacturing method is a method in which a mixture of a core material and a resin for forming a resin coating layer is heated in a dry state to form a resin coating layer. Specifically, for example, the core material and the resin for forming the resin coating layer are mixed in a gas phase and heated to melt, thereby forming a resin coating layer.
樹脂被覆層の厚みは、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、0.2μm以上5μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上3μm以下であることがさらに好ましい。
樹脂被覆層の厚みは、次の方法により測定する。キャリアをエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数のキャリア粒子の断面画像を撮影する。キャリア粒子の断面画像から被覆層の厚さを20か所測定して、その平均値を採用する。
The thickness of the resin coating layer is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less, and even more preferably 0.3 μm or more and 3 μm or less.
The thickness of the resin coating layer is measured by the following method. The carrier is embedded in an epoxy resin or the like, and then cut with a diamond knife or the like to prepare a thin section. This thin section is observed with a transmission electron microscope (TEM) or the like, and cross-sectional images of multiple carrier particles are taken. The thickness of the coating layer is measured at 20 points from the cross-sectional images of the carrier particles, and the average value is used.
(窒素含有シリカ粒子)
樹脂被覆層に含む窒素含有シリカ粒子は、シリカ粒子に窒素含有物質を反応させる、又は付着させる等により、窒素元素を含有させる。窒素含有物質によりシリカ粒子の表面処理を行うことが好ましい。
上記コア微粒子の表面処理に用いる窒素含有物質としては、窒素含有官能基を有するシランカップリング剤や、窒素含有官能基と加水分解性アルコキシシラノール基を含有する(メタ)アクリルモノマーを合成したビニル系共重合体が好適である。シリカ粒子はその表面に存在する水酸基の活性が高く、シランカップリング剤のシラノール基や、ビニル系共重合体のシラノール基の加水分解を円滑に促進するため、未反応の表面処理剤がシリカ粒子表面に残存することがない。それ故、上記の表面処理剤で処理された窒素含有シリカ粒子をマトリックス樹脂中に分散させて樹脂被覆層を形成したキャリアは、シリカ粒子に起因する未反応のシランカップリング剤を含有することがなく、シランカップリング剤が経時的にキャリア表面に移行してキャリアの帯電維持性を変化させるという問題もない。
(Nitrogen-containing silica particles)
The nitrogen-containing silica particles contained in the resin coating layer contain nitrogen elements by reacting or adhering a nitrogen-containing substance to the silica particles, etc. It is preferable to subject the silica particles to a surface treatment with the nitrogen-containing substance.
The nitrogen-containing substance used for the surface treatment of the core particles is preferably a silane coupling agent having a nitrogen-containing functional group or a vinyl copolymer synthesized from a (meth)acrylic monomer having a nitrogen-containing functional group and a hydrolyzable alkoxysilanol group.The hydroxyl groups present on the surface of silica particles are highly active, smoothly promoting the hydrolysis of the silanol groups of the silane coupling agent and the silanol groups of the vinyl copolymer, so that no unreacted surface treatment agent remains on the surface of the silica particles.Therefore, a carrier formed by dispersing nitrogen-containing silica particles treated with the surface treatment agent in a matrix resin to form a resin coating layer does not contain unreacted silane coupling agent originating from silica particles, and there is no problem that the silane coupling agent migrates to the carrier surface over time, changing the carrier's charge retention.
上記の窒素含有官能基としては、アミノ基、アミド基、イミド基、アミドイミド基等を挙げることができ、特にシリカ粒子において帯電分布を狭くし、キャリアの帯電維持性向上の観点からアミノ基が好ましい。また、水酸基との反応性を有する加水分解性アルコキシシラロノール基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、ジメトキシシリル基、ジエトキシシリル基等を挙げることができる。従って、アミノ基と加水分解性アルコキシシラロノール基を有するシランカップリング剤が好ましい。
本実施の形態に使用される窒素含有官能基を有するシランカップリング剤を具体的に挙げると次のとおりである。
H2N(CH2)3Si(OCH3)3
H2N(CH2)3Si(OC2H5)3
H2N(CH2)3(CH3)2Si(OC2H5)
H2N(CH2)3(CH3)Si(OC2H5)2
H2N(CH2)2NH(CH2)Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3
H2N(CH2)2NH(CH2)2(CH3)Si(OCH3)2
H2NCONH(CH2)3Si(OCH3)3
H2NCONH(CH2)3Si(OC2H5)3
H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3
(CH3)2N(CH2)2(CH3)Si(OC2H5)2
(C4H9)2N(CH2)3Si(OCH3)3
C3H7(CH3)N(CH2)3Si(OCH3)3
Examples of the nitrogen-containing functional group include an amino group, an amide group, an imide group, and an amide-imide group. In particular, an amino group is preferred in terms of narrowing the charge distribution in silica particles and improving the charge retention of the carrier. In addition, examples of the hydrolyzable alkoxysilanol group reactive with a hydroxyl group include a trimethoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a dimethoxysilyl group, and a diethoxysilyl group. Therefore, a silane coupling agent having an amino group and a hydrolyzable alkoxysilanol group is preferred.
Specific examples of the silane coupling agent having a nitrogen-containing functional group used in this embodiment are as follows:
H2N ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
H2N ( CH2 ) 3Si ( OC2H5 ) 3
H2N ( CH2 ) 3 ( CH3 ) 2Si ( OC2H5 )
H2N ( CH2 ) 3 ( CH3 )Si( OC2H5 ) 2
H2N ( CH2 ) 2NH ( CH2 )Si( OCH3 ) 3
H2N ( CH2 ) 2NH ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
H2N ( CH2 ) 2NH ( CH2 ) 2 ( CH3 )Si( OCH3 ) 2
H2NCONH ( CH2 ) 3Si (OCH3) 3
H2NCONH ( CH2 ) 3Si ( OC2H5 ) 3
H2N ( CH2 ) 2NH ( CH2 ) 2NH ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
( CH3 ) 2N ( CH2 ) 2 ( CH3 )Si( OC2H5 ) 2
( C4H9 ) 2N ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
C3H7 ( CH3 ) N ( CH2 ) 3Si ( OCH3 ) 3
本実施形態に係る窒素含有シリカ粒子の含有量は、キャリアの帯電維持性向上の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、10質量%以上55質量%以下とする。13質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、15質量%以上45質量%以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of improving the charge retention of the carrier, the content of the nitrogen-containing silica particles in this embodiment is set to 10% by mass or more and 55% by mass or less, based on the total mass of the resin coating layer. It is more preferable that it is 13% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferable that it is 15% by mass or more and 45% by mass or less.
本実施形態に係る窒素含有シリカ粒子の体積平均粒径は、キャリアの帯電維持性向上の観点から、5nm以上20nm以下であることが好ましく、7nm以上17nm以下であることがより好ましく、8nm以上15nm以下であることがさらに好ましい。
窒素含有シリカ粒子の体積平均粒径は、キャリアを厚み方向に沿って切断した断面を、走査型顕微鏡で観察し、シリカ粒子の画像解析を行うことで測定する。具体的には、キャリア一つ当たり50個の窒素含有シリカ粒子を走査型顕微鏡により観察し、窒素含有シリア粒子の画像解析によって粒子ごとの最長径、最短径を測定し、この中間値から球相当径を測定する。この球相当径の測定をキャリア100個分について行う。そして、得られた球相当径の体積基準の累積頻度における50%径(D50v)をシリカ粒子の体積平均粒径とする。
From the viewpoint of improving the charge retention of the carrier, the volume average particle size of the nitrogen-containing silica particles according to this embodiment is preferably 5 nm or more and 20 nm or less, more preferably 7 nm or more and 17 nm or less, and even more preferably 8 nm or more and 15 nm or less.
The volume average particle size of the nitrogen-containing silica particles is measured by observing a cross section of the carrier cut along the thickness direction with a scanning electron microscope and performing image analysis of the silica particles. Specifically, 50 nitrogen-containing silica particles per carrier are observed with a scanning electron microscope, and the longest and shortest diameters of each particle are measured by image analysis of the nitrogen-containing silica particles, and the equivalent sphere diameter is measured from the intermediate value. This measurement of the equivalent sphere diameter is performed for 100 carriers. The 50% diameter (D50v) of the volume-based cumulative frequency of the obtained equivalent sphere diameters is then taken as the volume average particle size of the silica particles.
なお、無機粒子はチタン酸化合物粒子もキャリアに使用される場合があるが、本実施態様では窒素含有無機粒子はチタン酸化合物粒子は帯電維持性を悪化させるため、シリカ粒子を使用する。この理由は、次が推定される。チタンはシリカより正帯電性が強いため、窒素含有チタン酸粒子では、チタンの正帯電性に窒素元素の正帯電性が加わると、逆に前記した窒素元素相互の反発が過剰となって粒子の分散性が悪化し、電荷交換性が良いチタンが樹脂被覆層表面に偏在することにより、帯電維持性が悪化すると推測される。 In some cases, titanate compound particles are also used as inorganic particles in the carrier, but in this embodiment, silica particles are used as the nitrogen-containing inorganic particles because titanate compound particles deteriorate charge retention. The reason for this is presumed to be as follows: titanium has a stronger positive charge than silica, so in nitrogen-containing titanate particles, when the positive charge of titanium is added to the positive charge of nitrogen, the repulsion between the nitrogen elements described above becomes excessive, worsening particle dispersibility. It is also presumed that titanium, which has good charge exchange properties, is unevenly distributed on the surface of the resin coating layer, thereby worsening charge retention.
(窒素含有樹脂微粒子)
窒素含有樹脂微粒子としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)クリレート、ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル等を含んで重合してなる(メタ)アクリル系樹脂;ウレア、メラミン、グアナミン、アニリン等のアミノ樹脂;アミド樹脂;ウレタン樹脂;前記樹脂の共重合体;などの粒子が挙げられる。これらの中でも、窒素含有樹脂微粒子としては、画像の濃度ムラをより抑制する観点から、アミノ樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の粒子を含むことが好ましく、アミノ樹脂の粒子を含むことがより好ましく、メラミン樹脂の粒子を含むことがさらに好ましい。窒素含有樹脂粒子は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(Nitrogen-containing resin particles)
Examples of nitrogen-containing resin particles include particles of (meth)acrylic resins obtained by polymerizing dimethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylacrylamide, acrylonitrile, etc.; amino resins such as urea, melamine, guanamine, and aniline; amide resins; urethane resins; and copolymers of the above resins. Among these, from the viewpoint of further suppressing uneven density of images, the nitrogen-containing resin particles preferably contain particles of at least one type selected from the group consisting of amino resins and urethane resins, more preferably amino resin particles, and even more preferably melamine resin particles. The nitrogen-containing resin particles may be used alone or in combination of two or more types.
本実施形態に係る窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径は、キャリアの帯電維持性向上の観点から、100nm以上250nm以下である。120nm以上230nm以下であることが好ましく、140nm以上220nm以下であることがより好ましい。特に、窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が、100nm以上であると、キャリア表面に凹凸を形成し易いため、トナーの外添剤がキャリアに付着することを物理的により抑制する傾向にある。
窒素含有樹脂粒子の体積平均粒径は、窒素含有シリカ粒子の体積平均粒径と同様の手法によって求めることができる。
From the viewpoint of improving the charge retention of the carrier, the volume average particle diameter of the nitrogen-containing resin particles according to this embodiment is 100 nm or more and 250 nm or less. It is preferably 120 nm or more and 230 nm or less, and more preferably 140 nm or more and 220 nm or less. In particular, when the nitrogen-containing resin particles have a volume average particle diameter of 100 nm or more, they tend to easily form irregularities on the carrier surface, which tends to physically prevent external additives of the toner from adhering to the carrier.
The volume average particle size of the nitrogen-containing resin particles can be determined by the same method as that for the volume average particle size of the nitrogen-containing silica particles.
本実施形態に係る窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径をD(μm)、前記樹脂被覆層の厚みをT(μm)としたとき、キャリアの帯電維持性向上の観点から、D/Tは0.007以上0.24以下がよい。0.01以上0.24以下が好ましく、0.02以上0.24以下がより好ましく、0.033以上0.24以下がさらにより好ましい。 When the volume average particle size of the nitrogen-containing resin microparticles according to this embodiment is D (μm) and the thickness of the resin coating layer is T (μm), from the viewpoint of improving the charge retention of the carrier, D/T is preferably 0.007 or more and 0.24 or less. It is preferably 0.01 or more and 0.24 or less, more preferably 0.02 or more and 0.24 or less, and even more preferably 0.033 or more and 0.24 or less.
本実施形態に係る窒素含有樹脂粒子の含有量は、キャリアの帯電維持性向上の観点から、樹脂被覆層の全質量に対して、5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、6質量%以上20質量%以下であることがより好ましく、7質量%以上15質量%以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of improving the charge retention of the carrier, the content of the nitrogen-containing resin particles in this embodiment is preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 6% by mass or more and 20% by mass or less, and even more preferably 7% by mass or more and 15% by mass or less, relative to the total mass of the resin coating layer.
本実施形態に係る窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sは、キャリアの帯電維持性向上の観点から0.15以上0.55以下である。質量比P/Sは、0.18以上0.52以下であることが好ましく、0.20以上0.50以下であることがより好ましい。 In this embodiment, the mass ratio P/S of the nitrogen-containing resin microparticles to the nitrogen-containing silica particles (S) is 0.15 or more and 0.55 or less, from the viewpoint of improving the carrier's charge retention. The mass ratio P/S is preferably 0.18 or more and 0.52 or less, and more preferably 0.20 or more and 0.50 or less.
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る現像剤は、トナーと、本実施形態に係るキャリアとを含む。
<Electrostatic Image Developer>
The developer according to this embodiment contains the toner and the carrier according to this embodiment.
本実施形態に係る現像剤は、トナーと本実施形態に係るキャリアとを適切な配合割合で混合することにより調製される。トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100が好ましく、3:100乃至20:100がより好ましい。 The developer according to this embodiment is prepared by mixing the toner and the carrier according to this embodiment in an appropriate ratio. The mixing ratio (mass ratio) of toner to carrier is preferably toner:carrier = 1:100 to 30:100, and more preferably 3:100 to 20:100.
[静電荷像現像用トナー]
トナーとしては、特に制限はなく、公知のトナーが用いられる。例えば、結着樹脂と着色剤とを含有するトナー粒子を含む着色トナーが挙げられ、着色剤の代わりに赤外線吸収剤を用いた赤外線吸収トナーも挙げられる。トナーは、離型剤や各種の内添剤、外添剤等を含んでいてもよい。
[Toner for developing electrostatic images]
The toner is not particularly limited, and known toners can be used. For example, a colored toner containing toner particles containing a binder resin and a colorant can be used, and an infrared absorbing toner using an infrared absorbing agent instead of a colorant can also be used. The toner may contain a release agent, various internal additives, external additives, etc.
-結着樹脂-
結着樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(例えばビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
結着樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの結着樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
- Binder resin -
Examples of binder resins include homopolymers of monomers such as styrenes (e.g., styrene, parachlorostyrene, α-methylstyrene, etc.), (meth)acrylic acid esters (e.g., methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, n-butyl acrylate, lauryl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, etc.), ethylenically unsaturated nitriles (e.g., acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.), vinyl ethers (e.g., vinyl methyl ether, vinyl isobutyl ether, etc.), vinyl ketones (e.g., vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isopropenyl ketone, etc.), and olefins (e.g., ethylene, propylene, butadiene, etc.), and vinyl resins made of copolymers of two or more of these monomers.
Examples of the binder resin include non-vinyl resins such as epoxy resins, polyester resins, polyurethane resins, polyamide resins, cellulose resins, polyether resins, and modified rosin, mixtures of these with the vinyl resins, and graft polymers obtained by polymerizing vinyl monomers in the presence of these.
These binder resins may be used alone or in combination of two or more.
結着樹脂としては、ポリエステル樹脂が好適である。ポリエステル樹脂としては、例えば、公知のポリエステル樹脂が挙げられる。
ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
The binder resin is preferably a polyester resin, and examples of the polyester resin include known polyester resins.
The glass transition temperature (Tg) of the polyester resin is preferably 50°C or higher and 80°C or lower, and more preferably 50°C or higher and 65°C or lower.
The glass transition temperature is determined from a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC), and more specifically, it is determined from the "extrapolated glass transition onset temperature" described in the method for determining glass transition temperature in JIS K7121-1987 "Method for measuring transition temperatures of plastics."
ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5,000以上1,000,000以下が好ましく、7,000以上500,000以下がより好ましい。ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、2,000以上100,000以下が好ましい。ポリエステル樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
ポリエステル樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel Super HM-M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
結着樹脂の含有量は、トナー粒子全体に対して、40質量%以上95質量%以下が好ましく、50質量%以上90質量%以下がより好ましく、60質量%以上85質量%以下が更に好ましい。
The weight average molecular weight (Mw) of the polyester resin is preferably 5,000 to 1,000,000, more preferably 7,000 to 500,000. The number average molecular weight (Mn) of the polyester resin is preferably 2,000 to 100,000. The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polyester resin is preferably 1.5 to 100, more preferably 2 to 60.
The weight average molecular weight and number average molecular weight of the polyester resin are measured by gel permeation chromatography (GPC). Molecular weight measurement by GPC is performed using a Tosoh GPC HLC-8120GPC measuring instrument, a Tosoh TSKgel Super HM-M (15 cm) column, and a THF solvent. The weight average molecular weight and number average molecular weight are calculated from the measurement results using a molecular weight calibration curve prepared with monodisperse polystyrene standard samples.
The content of the binder resin is preferably 40% by mass to 95% by mass, more preferably 50% by mass to 90% by mass, and even more preferably 60% by mass to 85% by mass, based on the total mass of the toner particles.
-着色剤-
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレート等の顔料;アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系等の染料;が挙げられる。
着色剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
- Coloring agent -
Examples of colorants include carbon black, chrome yellow, Hansa Yellow, benzidine yellow, threne yellow, quinoline yellow, pigment yellow, permanent orange GTR, pyrazolone orange, Balkan orange, watch young red, permanent red, brilliant carmine 3B, brilliant carmine 6B, DuPont oil red, pyrazolone red, lithol red, rhodamine B lake, lake red C, pigment red, rose bengal, aniline blue, Examples of suitable dyes include pigments such as ultramarine blue, chalco oil blue, methylene blue chloride, phthalocyanine blue, pigment blue, phthalocyanine green, and malachite green oxalate; and dyes such as acridine-based, xanthene-based, azo-based, benzoquinone-based, azine-based, anthraquinone-based, thioindigo-based, dioxazine-based, thiazine-based, azomethine-based, indigo-based, phthalocyanine-based, aniline black-based, polymethine-based, triphenylmethane-based, diphenylmethane-based, and thiazole-based dyes.
The colorant may be used alone or in combination of two or more kinds.
着色剤は、必要に応じて表面処理された着色剤を用いてもよく、分散剤と併用してもよい。また、着色剤は、複数種を併用してもよい。
着色剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上15質量%以下がより好ましい。
The colorant may be surface-treated as needed, or may be used in combination with a dispersant. Furthermore, a plurality of colorants may be used in combination.
The content of the colorant is preferably from 1% by mass to 30% by mass, and more preferably from 3% by mass to 15% by mass, based on the total mass of the toner particles.
-離型剤-
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
- Release agent -
Examples of the release agent include hydrocarbon waxes, natural waxes such as carnauba wax, rice wax, and candelilla wax, synthetic or mineral/petroleum waxes such as montan wax, and ester waxes such as fatty acid esters and montanic acid esters. However, the release agent is not limited to these.
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤の含有量は、トナー粒子全体に対して、1質量%以上20質量%以下が好ましく、5質量%以上15質量%以下がより好ましい。
The melting temperature of the release agent is preferably 50°C or higher and 110°C or lower, and more preferably 60°C or higher and 100°C or lower.
The melting temperature is determined from a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry (DSC) by using the "melting peak temperature" as described in the method for determining the melting temperature in JIS K7121-1987 "Method for measuring transition temperatures of plastics."
The content of the release agent is preferably from 1% by mass to 20% by mass, and more preferably from 5% by mass to 15% by mass, based on the total mass of the toner particles.
-その他の添加剤-
その他の添加剤としては、例えば、磁性体、帯電制御剤、無機粉体等の公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、内添剤としてトナー粒子に含まれる。
-Other additives-
Examples of other additives include known additives such as magnetic materials, charge control agents, inorganic powders, etc. These additives are contained in the toner particles as internal additives.
-トナー粒子の特性等-
トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
- Characteristics of toner particles -
The toner particles may be toner particles having a single layer structure, or may be toner particles having a so-called core-shell structure composed of a core (core particle) and a coating layer (shell layer) that coats the core. The toner particles having a core-shell structure may be composed of, for example, a core containing a binder resin and, if necessary, other additives such as a colorant and a release agent, and a coating layer containing a binder resin.
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)は、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
トナー粒子の体積平均粒径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径100μmのアパーチャーを用いて粒径2μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒径を測定する。サンプリングする粒子数は50000個である。
The volume average particle size (D50v) of the toner particles is preferably 2 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 4 μm or more and 8 μm or less.
The volume average particle size of the toner particles is measured using a Coulter Multisizer II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) and an ISOTON-II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) electrolyte. For the measurement, 0.5 mg to 50 mg of a measurement sample is added to 2 ml of a 5% by mass aqueous solution of a surfactant (preferably sodium alkylbenzene sulfonate) as a dispersant. This is then added to 100 ml to 150 ml of electrolyte. The electrolyte with the suspended sample is subjected to a dispersion treatment using an ultrasonic disperser for 1 minute, and the particle size of particles in the particle size range of 2 μm to 60 μm is measured using a Coulter Multisizer II with an aperture diameter of 100 μm. The number of particles sampled is 50,000.
-外添剤-
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
-External additives-
Examples of external additives include inorganic particles such as SiO2 , TiO2, Al2O3 , CuO , ZnO, SnO2 , CeO2 , Fe2O3 , MgO, BaO, CaO , K2O , Na2O , ZrO2 , CaO.SiO2, K2O .( TiO2 ) n , Al2O3.2SiO2 , CaCO3 , MgCO3 , BaSO4 , and MgSO4 .
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量は、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
The surfaces of inorganic particles as external additives are preferably subjected to a hydrophobic treatment. The hydrophobic treatment is carried out, for example, by immersing the inorganic particles in a hydrophobic treatment agent. The hydrophobic treatment agent is not particularly limited, but examples thereof include silane coupling agents, silicone oils, titanate coupling agents, and aluminum coupling agents. These may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the hydrophobic treatment agent is usually, for example, 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of the inorganic particles.
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量は、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
Examples of external additives include resin particles (resin particles such as polystyrene, polymethyl methacrylate, and melamine resin), cleaning agents (for example, metal salts of higher fatty acids such as zinc stearate, and particles of fluorine-based polymers).
The amount of the external additive added is preferably 0.01% by mass or more and 5% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less, based on the toner particles.
-トナーの製造方法-
トナーは、トナー粒子を製造後、トナー粒子に対して、外添剤を外添することで得られる。トナー粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。これらの製法に特に制限はなく、公知の製法が採用される。これらの中でも、凝集合一法により、トナー粒子を得ることがよい。
- Toner manufacturing method -
The toner is obtained by producing toner particles and then externally adding an external additive to the toner particles. The toner particles may be produced by either a dry production method (e.g., a kneading and pulverization method) or a wet production method (e.g., an aggregation and coalescence method, a suspension polymerization method, a dissolution and suspension method). There are no particular restrictions on these production methods, and any known production method may be used. Among these, it is preferable to obtain toner particles by the aggregation and coalescence method.
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態に係る画像形成装置/画像形成方法について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備える。そして、静電荷像現像剤として、本実施形態に係る静電荷像現像剤が適用される。
<Image forming apparatus, image forming method>
An image forming apparatus and an image forming method according to this embodiment will be described.
The image forming apparatus according to the present embodiment includes an image carrier, a charging unit that charges the surface of the image carrier, an electrostatic image forming unit that forms an electrostatic image on the surface of the charged image carrier, a developing unit that contains an electrostatic image developer and develops the electrostatic image formed on the surface of the image carrier as a toner image using the electrostatic image developer, a transfer unit that transfers the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium, and a fixing unit that fixes the toner image transferred to the surface of the recording medium. The electrostatic image developer according to the present embodiment is used as the electrostatic image developer.
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、本実施形態に係る静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法(本実施形態に係る画像形成方法)が実施される。 The image forming apparatus according to this embodiment carries out an image forming method (the image forming method according to this embodiment) that includes a charging step of charging the surface of an image carrier, an electrostatic image forming step of forming an electrostatic image on the surface of the charged image carrier, a developing step of developing the electrostatic image formed on the surface of the image carrier as a toner image using the electrostatic image developer according to this embodiment, a transfer step of transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium, and a fixing step of fixing the toner image transferred to the surface of the recording medium.
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前の像保持体の表面をクリーニングするクリーニング手段を備えた装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置;等の公知の画像形成装置が適用される。
本実施形態に係る画像形成装置が中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
The image forming apparatus according to the present embodiment may be any of known image forming apparatuses, such as a direct transfer type apparatus that directly transfers a toner image formed on the surface of an image carrier to a recording medium; an intermediate transfer type apparatus that primarily transfers a toner image formed on the surface of an image carrier to the surface of an intermediate transfer medium, and then secondarily transfers the toner image transferred to the surface of the intermediate transfer medium to the surface of a recording medium; an apparatus equipped with a cleaning unit that cleans the surface of the image carrier after the transfer of the toner image but before charging; and an apparatus equipped with a discharging unit that irradiates the surface of the image carrier with discharging light to discharge it after the transfer of the toner image but before charging.
When the image forming apparatus according to the present embodiment is an apparatus of the intermediate transfer type, the transfer means is configured to have, for example, an intermediate transfer body onto whose surface a toner image is transferred, a primary transfer means for primarily transferring the toner image formed on the surface of the image carrier onto the surface of the intermediate transfer body, and a secondary transfer means for secondarily transferring the toner image transferred onto the surface of the intermediate transfer body onto the surface of the recording medium.
本実施形態に係る画像形成装置において、例えば、現像手段を含む部分が、画像形成装置に対して着脱するカートリッジ構造(プロセスカートリッジ)であってもよい。プロセスカートリッジとしては、例えば、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容した現像手段を備えるプロセスカートリッジが好適に用いられる。 In the image forming apparatus according to this embodiment, for example, the portion including the developing means may have a cartridge structure (process cartridge) that is detachably attached to the image forming apparatus. A suitable process cartridge is, for example, a process cartridge equipped with developing means that contains the electrostatic image developer according to this embodiment.
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を説明するが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。 The following describes an example of an image forming apparatus according to this embodiment, but the present invention is not limited to this. In the following explanation, the main parts shown in the figure will be described, and other parts will not be described.
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して着脱するプロセスカートリッジであってもよい。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image forming apparatus according to this embodiment.
The image forming apparatus shown in Fig. 1 includes first to fourth electrophotographic image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K (image forming means) that output images in the respective colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) based on color-separated image data. These image forming units (hereinafter sometimes simply referred to as "units") 10Y, 10M, 10C, and 10K are arranged side by side horizontally spaced a predetermined distance apart from one another. These units 10Y, 10M, 10C, and 10K may be process cartridges that are detachably attached to the image forming apparatus.
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの上方には、各ユニットを通して中間転写ベルト(中間転写体の一例)20が延設されている。中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20の内面に接する、駆動ロール22及び支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行するようになっている。支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。中間転写ベルト20の像保持面側には、駆動ロール22と対向して中間転写ベルトクリーニング装置30が備えられている。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段の一例)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーの供給がなされる。
An intermediate transfer belt (an example of an intermediate transfer body) 20 extends above each of the units 10Y, 10M, 10C, and 10K. The intermediate transfer belt 20 is wound around a drive roll 22 and a support roll 24 that contact the inner surface of the intermediate transfer belt 20, and runs in a direction from the first unit 10Y to the fourth unit 10K. A force is applied to the support roll 24 by a spring or the like (not shown) in a direction away from the drive roll 22, and tension is applied to the intermediate transfer belt 20 wound around them. An intermediate transfer belt cleaning device 30 is provided on the image bearing surface side of the intermediate transfer belt 20, facing the drive roll 22.
The developing devices (examples of developing means) 4Y, 4M, 4C, and 4K of the units 10Y, 10M, 10C, and 10K are supplied with yellow, magenta, cyan, and black toner contained in toner cartridges 8Y, 8M, 8C, and 8K, respectively.
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成及び動作を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエローの画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。 Since the first to fourth units 10Y, 10M, 10C, and 10K have the same configuration and operation, we will explain here the first unit 10Y, which forms a yellow image and is arranged upstream in the direction of travel of the intermediate transfer belt.
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yによって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール(一次転写手段の一例)5Y、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(像保持体クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。 The first unit 10Y has a photoreceptor 1Y that acts as an image carrier. Around the photoreceptor 1Y, there are arranged, in order: a charging roll (an example of a charging means) 2Y that charges the surface of the photoreceptor 1Y to a predetermined potential; an exposure device (an example of an electrostatic image forming means) 3 that exposes the charged surface to a laser beam 3Y based on a color-separated image signal to form an electrostatic image; a developing device (an example of a developing means) 4Y that supplies charged toner to the electrostatic image to develop it; a primary transfer roll (an example of a primary transfer means) 5Y that transfers the developed toner image onto the intermediate transfer belt 20; and a photoreceptor cleaning device (an example of an image carrier cleaning means) 6Y that removes toner remaining on the surface of the photoreceptor 1Y after primary transfer.
一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。各ユニットの一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスの値を変える。 The primary transfer roll 5Y is disposed inside the intermediate transfer belt 20, facing the photoreceptor 1Y. A bias power supply (not shown) that applies a primary transfer bias is connected to the primary transfer rolls 5Y, 5M, 5C, and 5K of each unit. Each bias power supply changes the value of the transfer bias applied to each primary transfer roll under the control of a control unit (not shown).
以下、第1のユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、動作に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が-600V乃至-800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率1×10-6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線が照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3からレーザ光線3Yを照射する。それにより、イエローの画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
The operation of forming a yellow image in the first unit 10Y will be described below.
First, prior to operation, the surface of the photosensitive member 1Y is charged to a potential of −600V to −800V by the charging roll 2Y.
The photoreceptor 1Y is formed by laminating a photosensitive layer on a conductive substrate (for example, a volume resistivity of 1×10 −6 Ωcm or less at 20°C). This photosensitive layer normally has high resistance (the resistance of ordinary resins), but when irradiated with a laser beam, the resistivity of the portion irradiated with the laser beam changes. Therefore, the charged surface of the photoreceptor 1Y is irradiated with a laser beam 3Y from the exposure device 3 in accordance with image data for yellow sent from a control unit (not shown). As a result, an electrostatic charge image of a yellow image pattern is formed on the surface of the photoreceptor 1Y.
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転する。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として現像され可視化される。
An electrostatic image is an image formed on the surface of the photosensitive element 1Y by charging it; the laser beam 3Y reduces the resistivity of the irradiated portion of the photosensitive layer, causing the charged charges on the surface of the photosensitive element 1Y to flow, while the charges remain in the portions not irradiated by the laser beam 3Y, forming a so-called negative latent image.
The electrostatic image formed on the photoreceptor 1Y rotates to a predetermined development position as the photoreceptor 1Y travels. At this development position, the electrostatic image on the photoreceptor 1Y is developed into a toner image by the developing device 4Y and made visible.
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で撹拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして、感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。 Developing device 4Y contains an electrostatic image developer containing, for example, at least yellow toner and a carrier. The yellow toner becomes frictionally charged as it is stirred inside developing device 4Y, and is held on a developer roll (an example of a developer holder) with a charge of the same polarity (negative polarity) as the charge on photoreceptor 1Y. As the surface of photoreceptor 1Y passes through developing device 4Y, yellow toner electrostatically adheres to the discharged latent image portion on the surface of photoreceptor 1Y, and the latent image is developed with yellow toner. Photoreceptor 1Y, with the yellow toner image formed, continues to travel at a predetermined speed, and the toner image developed on photoreceptor 1Y is transported to a predetermined primary transfer position.
感光体1Y上のイエローのトナー画像が一次転写位置へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用し、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と逆極性の(+)極性であり、第1のユニット10Yでは制御部(図示せず)によって例えば+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは、感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
When the yellow toner image on the photoreceptor 1Y is transported to the primary transfer position, a primary transfer bias is applied to the primary transfer roll 5Y, and an electrostatic force from the photoreceptor 1Y toward the primary transfer roll 5Y acts on the toner image, causing the toner image on the photoreceptor 1Y to be transferred onto the intermediate transfer belt 20. The transfer bias applied at this time has a (+) polarity opposite to the (-) polarity of the toner, and is controlled to, for example, +10 μA by a control unit (not shown) in the first unit 10Y.
On the other hand, the toner remaining on the photoreceptor 1Y is removed and collected by the photoreceptor cleaning device 6Y.
第2ユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエローのトナー画像が転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
The primary transfer bias applied to the primary transfer rolls 5M, 5C, and 5K of the second unit 10M and subsequent units is also controlled in accordance with the first unit.
In this way, the intermediate transfer belt 20 onto which the yellow toner image has been transferred by the first unit 10Y is conveyed sequentially through the second to fourth units 10M, 10C, and 10K, and the toner images of each color are transferred onto the intermediate transfer belt 20 in a superimposed manner.
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と、中間転写ベルトの内面に接する支持ロール24と、中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(-)と同極性の(-)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用し、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。 The intermediate transfer belt 20, onto which the four-color toner images have been multiply transferred through the first through fourth units, reaches a secondary transfer section consisting of the intermediate transfer belt 20, a support roll 24 in contact with the inner surface of the intermediate transfer belt, and a secondary transfer roll (an example of a secondary transfer means) 26 positioned on the image bearing surface side of the intermediate transfer belt 20. Meanwhile, recording paper (an example of a recording medium) P is fed via a supply mechanism into the gap between the secondary transfer roll 26 and the intermediate transfer belt 20 at a predetermined timing, and a secondary transfer bias is applied to the support roll 24. The applied transfer bias has a negative polarity, the same as the negative polarity of the toner. Electrostatic force from the intermediate transfer belt 20 toward the recording paper P acts on the toner image, transferring the toner image from the intermediate transfer belt 20 to the recording paper P. The secondary transfer bias is determined based on the resistance detected by a resistance detection means (not shown) that detects the resistance of the secondary transfer section, and is voltage-controlled.
トナー画像が転写された記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれ、トナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。 The recording paper P with the transferred toner image is fed into the pressure contact area (nip area) between a pair of fixing rolls in the fixing device (an example of a fixing means) 28, where the toner image is fixed onto the recording paper P, forming a fixed image. Once the color image has been fixed, the recording paper P is conveyed toward the discharge section, completing the series of color image formation operations.
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体としては、記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
Examples of the recording paper P onto which the toner image is transferred include plain paper used in electrophotographic copying machines, printers, etc. In addition to the recording paper P, examples of the recording medium include overhead projector sheets and the like.
To further improve the smoothness of the image surface after fixing, it is preferable that the surface of the recording paper P is also smooth. For example, coated paper in which the surface of ordinary paper is coated with a resin or the like, or art paper for printing, etc., is preferably used.
<プロセスカートリッジ>
本実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像手段と、必要に応じて、例えば、像保持体、帯電手段、静電荷像形成手段、及び転写手段等のその他手段から選択される少なくとも一つと、を備える構成であってもよい。
<Process cartridge>
The process cartridge according to this embodiment will be described.
The process cartridge according to this embodiment is a process cartridge that is detachably attached to an image forming apparatus and that contains the electrostatic image developer according to this embodiment and is equipped with a developing means that develops an electrostatic image formed on the surface of an image carrier using the electrostatic image developer into a toner image.
The process cartridge according to this embodiment may be configured to include a developing means and, if necessary, at least one other means selected from an image carrier, a charging means, an electrostatic image forming means, and a transfer means.
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。以下の説明においては、図に示す主要部を説明し、その他はその説明を省略する。
図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられた帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111 (現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
図2中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
An example of a process cartridge according to the present embodiment will be described below, but the present invention is not limited to this. In the following description, the main parts shown in the drawings will be described, and the description of the rest will be omitted.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the process cartridge according to the present embodiment.
The process cartridge 200 shown in FIG. 2 is configured to integrally combine and hold a photosensitive member 107 (an example of an image carrier), a charging roll 108 (an example of a charging means) provided around the photosensitive member 107, a developing device 111 (an example of a developing means), and a photosensitive member cleaning device 113 (an example of a cleaning means), which are combined and formed into a cartridge by a housing 117 provided with, for example, mounting rails 116 and an opening 118 for exposure.
In FIG. 2, 109 denotes an exposure device (an example of an electrostatic image forming means), 112 denotes a transfer device (an example of a transfer means), 115 denotes a fixing device (an example of a fixing means), and 300 denotes recording paper (an example of a recording medium).
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」、「%」は質量基準である。 The following examples illustrate embodiments of the invention in detail, but the invention is in no way limited to these examples. In the following description, "parts" and "%" are by mass unless otherwise specified.
<トナーの作製>
[樹脂粒子分散液(1)の調製]
・エチレングリコール(富士フイルム和光純薬(株)) 37部
・ネオペンチルグリコール(富士フイルム和光純薬(株)) 65部
・1,9-ノナンジオール(富士フイルム和光純薬(株)) 32部
・テレフタル酸(富士フイルム和光純薬(株)) 96部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度200℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを1.2部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて240℃まで温度を上げ、240℃で4時間攪拌を継続し、ポリエステル樹脂(酸価9.4mgKOH/g、重量平均分子量13,000、ガラス転移温度62℃)を得た。このポリエステル樹脂を溶融状態のまま、乳化分散機(キャビトロンCD1010、ユーロテック社)に毎分100gの速度で移送した。別途、試薬アンモニア水をイオン交換水で希釈した0.37%濃度の希アンモニア水をタンクに入れ、熱交換器で120℃に加熱しながら毎分0.1リットルの速度でポリエステル樹脂と同時に乳化分散機に移送した。乳化分散機を回転子の回転速度60Hz、圧力5kg/cm2の条件で運転し、体積平均粒径160nm、固形分30%の樹脂粒子分散液(1)を得た。
<Toner Production>
[Preparation of Resin Particle Dispersion (1)]
Ethylene glycol (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) 37 parts, neopentyl glycol (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) 65 parts, 1,9-nonanediol (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) 32 parts, terephthalic acid (FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation) 96 parts. The above materials were charged into a flask, and the temperature was raised to 200°C over 1 hour. After confirming that the reaction system was uniformly stirred, 1.2 parts of dibutyltin oxide was added. The temperature was raised to 240°C over 6 hours while distilling off the water produced, and stirring was continued at 240°C for 4 hours to obtain a polyester resin (acid value 9.4 mg KOH/g, weight average molecular weight 13,000, glass transition temperature 62°C). This polyester resin was transferred in a molten state to an emulsifier/disperser (Cavitron CD1010, Eurotech) at a rate of 100 g per minute. Separately, 0.37% diluted ammonia water, prepared by diluting reagent ammonia water with ion-exchanged water, was placed in a tank and heated to 120°C in a heat exchanger. The diluted ammonia water was then transferred to the emulsifying/dispersing machine at a rate of 0.1 L/min simultaneously with the polyester resin. The emulsifying/dispersing machine was operated under conditions of a rotor rotation speed of 60 Hz and a pressure of 5 kg/ cm2 , yielding a resin particle dispersion (1) with a volume average particle size of 160 nm and a solids content of 30%.
[樹脂粒子分散液(2)の調製]
・デカン二酸(東京化成工業(株)) 81部
・ヘキサンジオール(富士フイルム和光純薬(株)) 47部
上記の材料をフラスコに仕込み、1時間かけて温度160℃まで上げ、反応系内が均一に攪拌されていることを確認したのち、ジブチル錫オキサイドを0.03部投入した。生成する水を留去しながら6時間かけて200℃まで温度を上げ、200℃で4時間攪拌を継続した。次いで、反応液を冷却し、固液分離を行い、固形物を温度40℃/減圧下で乾燥し、ポリエステル樹脂(C1)(融点64℃、重量平均分子量15,000)を得た。
[Preparation of Resin Particle Dispersion (2)]
Decanedioic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 81 parts Hexanediol (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 47 parts The above materials were charged into a flask, the temperature was raised to 160 ° C. over 1 hour, and after confirming that the reaction system was uniformly stirred, 0.03 parts of dibutyltin oxide was added. The temperature was raised to 200 ° C. over 6 hours while distilling off the produced water, and stirring was continued at 200 ° C. for 4 hours. The reaction liquid was then cooled, solid-liquid separation was performed, and the solid was dried at 40 ° C. under reduced pressure to obtain polyester resin (C1) (melting point 64 ° C., weight average molecular weight 15,000).
・ポリエステル樹脂(C1) 50部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)) 2部
・イオン交換水 200部
上記の材料を120℃に加熱して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社(株))で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が180nmになったところで回収し、固形分20%の樹脂粒子分散液(2)を得た。
The above materials were heated to 120°C and thoroughly dispersed using a homogenizer (Ultra-Turrax T50, manufactured by IKA Corporation), and then dispersed using a pressure-discharge homogenizer. The dispersion was recovered when the volume average particle size reached 180 nm, yielding a resin particle dispersion (2) with a solids content of 20%.
[着色剤粒子分散液(1)の調製]
・シアン顔料(PigmentBlue15:3、大日精化工業(株)) 10部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)) 2部
・イオン交換水 80部
上記の材料を混合し、高圧衝撃式分散機(アルティマイザーHJP30006、スギノマシン社)により1時間分散し、体積平均粒径180nm、固形分20%の着色剤粒子分散液(1)を得た。
[Preparation of Colorant Particle Dispersion (1)]
Cyan pigment (Pigment Blue 15:3, Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd.) 10 parts Anionic surfactant (Neogen SC, Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 2 parts Ion-exchanged water 80 parts The above materials were mixed and dispersed for 1 hour using a high-pressure impact disperser (Ultimizer HJP30006, Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain colorant particle dispersion (1) having a volume average particle size of 180 nm and a solids content of 20%.
[離型剤粒子分散液(1)の調製]
・パラフィンワックス(HNP-9、日本精蝋(株)) 50部
・アニオン性界面活性剤(ネオゲンSC、第一工業製薬(株)) 2部
・イオン交換水 200部
上記の材料を120℃に加熱して、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)で十分に分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理した。体積平均粒径が200nmになったところで回収し、固形分20%の離型剤粒子分散液(1)を得た。
[Preparation of Release Agent Particle Dispersion (1)]
Paraffin wax (HNP-9, Nippon Seiro Co., Ltd.) 50 parts Anionic surfactant (Neogen SC, Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 2 parts Ion-exchanged water 200 parts The above materials were heated to 120°C and thoroughly dispersed using a homogenizer (Ultra-Turrax T50, IKA Corporation), and then dispersed using a pressure discharge homogenizer. When the volume average particle size reached 200 nm, the particles were collected to obtain a release agent particle dispersion (1) with a solids content of 20%.
[トナー(1)の作製]
・樹脂粒子分散液(1) 150部
・樹脂粒子分散液(2) 50部
・着色剤粒子分散液(1) 25部
・離型剤粒子分散液(1) 35部
・ポリ塩化アルミニウム 0.4部
・イオン交換水 100部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコに投入し、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50、IKA社)を用いて十分に混合分散した後、フラスコ内を攪拌しながら加熱用オイルバスで48℃まで加熱した。反応系内を48℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液(1)を緩やかに70部追加した。次いで、0.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを8.0に調整し、フラスコを密閉し攪拌軸のシールを磁力シールし、攪拌を継続しながら90℃まで加熱して30分間保持した。次いで、降温速度5℃/分で冷却し、固液分離し、イオン交換水で十分に洗浄した。次いで、固液分離し、30℃のイオン交換水に再分散し、回転速度300rpmで15分間攪拌し洗浄した。この洗浄操作をさらに6回繰り返し、濾液のpHが7.54、電気伝導度が6.5μS/cmとなったところで固液分離し、真空乾燥を24時間継続して、体積平均粒径5.7μmのトナー粒子(1)を得た。
[Preparation of Toner (1)]
Resin particle dispersion (1) 150 parts, Resin particle dispersion (2) 50 parts, Colorant particle dispersion (1) 25 parts, Release agent particle dispersion (1) 35 parts, Polyaluminum chloride 0.4 parts, Ion-exchanged water 100 parts. The above materials were placed in a round stainless steel flask and thoroughly mixed and dispersed using a homogenizer (Ultra-Turrax T50, IKA Corporation). The flask was then heated to 48°C in an oil bath while stirring. The reaction system was maintained at 48°C for 60 minutes, and then 70 parts of Resin particle dispersion (1) were slowly added. The pH was then adjusted to 8.0 using a 0.5 mol/L aqueous sodium hydroxide solution. The flask was then sealed, the stirring shaft was magnetically sealed, and the mixture was heated to 90°C with continued stirring and maintained for 30 minutes. The mixture was then cooled at a rate of 5°C/min, solid-liquid separated, and thoroughly washed with ion-exchanged water. The solid-liquid separation was then carried out, and the resulting particles were redispersed in ion-exchanged water at 30° C. and washed by stirring for 15 minutes at a rotation speed of 300 rpm. This washing operation was repeated six more times, and when the pH of the filtrate reached 7.54 and the electrical conductivity reached 6.5 μS/cm, solid-liquid separation was carried out, and vacuum drying was continued for 24 hours to obtain toner particles (1) having a volume average particle size of 5.7 μm.
上記のトナー粒子(1)100部と、疎水性シリカ(日本アエロジル社製RY50)0.7部とをヘンシェルミキサーで混合し、トナー(1)を得た。 100 parts of the above toner particles (1) and 0.7 parts of hydrophobic silica (RY50 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were mixed in a Henschel mixer to obtain toner (1).
<キャリアの作製>
[芯材の準備]
-フェライト粒子-
Fe2O3を74部、Mg(OH)2を4部、MnO2を21部混合し、ロータリーキルンを用いて温度950℃/7時間の条件で仮焼成した(1回目)。得られた仮焼成物を、湿式ボールミルを用いて7時間粉砕し、平均粒径を2.0μmとした後、スプレードライヤーを用いて造粒した。得られた造粒物を、ロータリーキルンを用いて温度950℃/6時間の条件で仮焼成した(2回目)。得られた仮焼成物を、湿式ボールミルを用いて3時間粉砕し、平均粒径を5.6μmとした後、スプレードライヤーを用いて造粒した。得られた造粒物を、電気炉を用いて温度1300℃/5時間の条件で本焼成した。得られた焼成物を解砕及び分級して、体積平均粒径32μmのフェライト粒子を得た。
<Preparation of carrier>
[Preparing the core material]
-Ferrite particles-
74 parts of Fe2O3 , 4 parts of Mg(OH) 2 , and 21 parts of MnO2 were mixed and pre-fired in a rotary kiln at 950°C for 7 hours (first time). The resulting pre-fired product was pulverized in a wet ball mill for 7 hours to an average particle size of 2.0 μm, and then granulated using a spray dryer. The resulting granulated product was pre-fired in a rotary kiln at 950°C for 6 hours (second time). The resulting pre-fired product was pulverized in a wet ball mill for 3 hours to an average particle size of 5.6 μm, and then granulated using a spray dryer. The resulting granulated product was fired in an electric furnace at 1300°C for 5 hours. The resulting fired product was crushed and classified to obtain ferrite particles with a volume average particle size of 32 μm.
[窒素含有シリカ粒子の準備]
-窒素含有シリカ粒子(1)-
シリカ(体積平均粒径12nm)8部をトルエン100部に加えて超音波分散器で攪拌して分散し、3-アミノプロピルトリエトキシシラン2部を加えて室温1時間攪拌した後、トルエンを留去して乾燥し、120℃で30分間加熱してアミノシランポリマーの反応を完結させ、アミノシラン処理された窒素含有シリカ粒子(1)(シリカ:アミノシラン質量比=8:2)を得た。
-窒素含有シリカ粒子(2)~(7)-
シリカとして体積平均粒径12nmのシリカに代えて、体積平均粒径3nm、5nm、8nm、15nm、20nm又は33nmのシリカを使用する以外は、窒素含有シリカ粒子(1)と同様にして、窒素含有シリカ粒子(2)~(7)を得た。
[Preparation of nitrogen-containing silica particles]
-Nitrogen-containing silica particles (1)-
Eight parts of silica (volume average particle size 12 nm) was added to 100 parts of toluene and dispersed by stirring using an ultrasonic disperser, and then 2 parts of 3-aminopropyltriethoxysilane was added and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After that, the toluene was distilled off and the mixture was dried, and the mixture was heated at 120°C for 30 minutes to complete the reaction of the aminosilane polymer, thereby obtaining aminosilane-treated nitrogen-containing silica particles (1) (silica:aminosilane mass ratio = 8:2).
-Nitrogen-containing silica particles (2) to (7)-
Nitrogen-containing silica particles (2) to (7) were obtained in the same manner as in the production of nitrogen-containing silica particles (1), except that silica having a volume average particle size of 3 nm, 5 nm, 8 nm, 15 nm, 20 nm, or 33 nm was used instead of silica having a volume average particle size of 12 nm.
[窒素含有樹脂微粒子の準備]
窒素含有樹脂微粒子は、架橋メラミン樹脂微粒子について、体積平均粒径100nm、150nm、200nm、250nm及び300nmのものを用いた。
[Preparation of nitrogen-containing resin fine particles]
The nitrogen-containing resin fine particles used were crosslinked melamine resin fine particles having volume average particle diameters of 100 nm, 150 nm, 200 nm, 250 nm and 300 nm.
[実施例1]
・フェライト粒子 100部
・窒素含有シリカ粒子(1) 1.55部
(樹脂被覆層の全質量に対して30質量%)
・窒素含有樹脂微粒子(体積平均粒径200nm) 0.55部
(樹脂被覆層の全質量に対して10質量%)
(窒素含有樹脂微粒子/窒素含有シリカ粒子の質量比:0.33)
・シクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体
(共重合比95モル:5モル) 3部
・トルエン 14部
上記の材料のうち、窒素含有シリカ粒子(1)、窒素含有樹脂微粒子、とシクロヘキシルメタクリレート/メチルメタクリレート共重合体及びトルエンと、さらにガラスビーズ(直径1mm、トルエンと同量)とを、サンドミル(関西ペイント社)に投入し、回転速度1200rpmで30分間攪拌し、樹脂層形成用溶液(1)とした。
真空脱気型ニーダーにフェライト粒子を入れ、さらに樹脂層形成用溶液(1)を入れ、攪拌しながら昇温及び減圧してトルエンを留去させ、フェライト粒子を樹脂で被覆した。次いで、エルボジェットにて微粉及び粗粉を取り除き、キャリアを得た。
[Example 1]
Ferrite particles 100 parts Nitrogen-containing silica particles (1) 1.55 parts (30% by mass based on the total mass of the resin coating layer)
Nitrogen-containing resin fine particles (volume average particle size 200 nm) 0.55 parts (10% by mass based on the total mass of the resin coating layer)
(mass ratio of nitrogen-containing resin particles to nitrogen-containing silica particles: 0.33)
- 3 parts cyclohexyl methacrylate/methyl methacrylate copolymer (copolymerization ratio 95 mol:5 mol) - 14 parts toluene Of the above materials, nitrogen-containing silica particles (1), nitrogen-containing resin microparticles, cyclohexyl methacrylate/methyl methacrylate copolymer, toluene, and glass beads (diameter 1 mm, same amount as toluene) were placed in a sand mill (Kansai Paint Co., Ltd.) and stirred at a rotation speed of 1200 rpm for 30 minutes to obtain a resin layer forming solution (1).
The ferrite particles were placed in a vacuum degassing kneader, and the resin layer forming solution (1) was then added. The mixture was heated and depressurized with stirring to evaporate the toluene, and the ferrite particles were coated with the resin. Then, fine and coarse powders were removed using an elbow jet to obtain a carrier.
[実施例2~実施例20]
窒素含有シリカ粒子及び窒素含有樹脂微粒子の種類及び含有量を表1に示す仕様とした以外は実施例1と同様にして、各例のキャリアを作製した。
[比較例1及び比較例2]
窒素含有シリカ粒子及び窒素含有樹脂微粒子の種類及び含有量を表1に示す仕様とした以外は実施例1と同様にして、キャリアを作製した。
<キャリア粒子の性質>
実施例1~20、及び比較例1~2で得たキャリアについて、次の値を求め表1に示す。
・樹脂被覆層厚みT(μm)
記述の方法に従って測定した。
・D/T(窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径/樹脂被覆層厚み)
窒素含有樹脂微粒子の各体積平均粒径100nm等をμm単位に換算してD(μm)を求め、前記樹脂被覆層厚みT(μm)を用いてD/Tを求めた。
[Examples 2 to 20]
Carriers of each example were prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of the nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin fine particles were set to the specifications shown in Table 1.
[Comparative Example 1 and Comparative Example 2]
A carrier was prepared in the same manner as in Example 1, except that the types and contents of the nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin fine particles were set to the specifications shown in Table 1.
<Carrier particle properties>
The following values were determined for the carriers obtained in Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 and 2, and are shown in Table 1.
Resin coating layer thickness T (μm)
Measurements were carried out according to the methods described.
D/T (volume average particle diameter of nitrogen-containing resin fine particles/thickness of resin coating layer)
The volume average particle diameter of each nitrogen-containing resin fine particle, such as 100 nm, was converted into μm units to determine D (μm), and D/T was calculated using the thickness T (μm) of the resin coating layer.
表1中、窒素含有シリカ粒子の含有量は、樹脂被覆層の全質量に対する含有量を表す。
表1中、窒素含有樹脂微粒子の含有量は、樹脂被覆層の全質量に対する含有量を表す。
In Table 1, the content of the nitrogen-containing silica particles represents the content relative to the total mass of the resin coating layer.
In Table 1, the content of the nitrogen-containing resin particles represents the content relative to the total mass of the resin coating layer.
<現像剤の調整>
実施例1~20、比較例1及び比較例2のキャリアをそれぞれ100部と、上記トナー(1)8.5部を混合して20種類の現像剤を調整した。調整した現像剤を次の帯電維持性評価に用いた。
<Adjustment of Developer>
Twenty types of developers were prepared by mixing 100 parts of each of the carriers of Examples 1 to 20, Comparative Examples 1 and 2 with 8.5 parts of the toner (1). The prepared developers were used in the following evaluation of charge retention.
<現像剤の帯電維持性評価>
画像形成装置(富士フイルムビジネスイノベーション社製「Iridessse production Press」)に現像剤を、黒色位置の現像装置に入れた。低温低湿環境下(10℃、15RH%)、1回のジョブにてA4紙100枚枚という条件で、この画像形成装置により、合計5万枚の印刷を行い、初期及び5万枚印刷後の現像剤を約20gサンプリングし、ブローオフを行うことで現像剤からトナーを除去し、キャリアのみを単離した。得られたキャリアに対し、新たに、現像剤を作製する際に使用したトナーをキャリア10gに対し0.8g加え、ターブラミキサーにて5分間攪拌し、帯電量の測定を行った。
初期現像剤と5万枚印刷後の現像剤についてキャリアの帯電量比(初期に対する5万枚印刷後の帯電比)を算出して、下記基準により、トナーの帯電維持性について評価した。結果を表1に示す。
A:キャリア帯電量の比が0.9以上
B:キャリア帯電量の比が0.8以上0.9未満
C:キャリア帯電量の比が0.7以上0.8未満
D:キャリア帯電量の比が0.7未満
<Evaluation of Charge Retention of Developer>
The developer was placed in the developing device in the black position of an image forming apparatus ("Iridesse Production Press" manufactured by Fujifilm Business Innovation Co., Ltd.). A total of 50,000 sheets were printed using this image forming apparatus under conditions of a low temperature and low humidity environment (10°C, 15% RH) with 100 sheets of A4 paper printed per job. Approximately 20 g of the developer was sampled initially and after 50,000 sheets were printed. The toner was removed from the developer by blow-off, and only the carrier was isolated. 0.8 g of the toner used in preparing the developer was added to the resulting carrier per 10 g of carrier, and the mixture was stirred for 5 minutes in a turbulent mixer, and the charge amount was measured.
The carrier charge ratio (charge ratio after printing 50,000 sheets to the initial charge ratio) was calculated for the initial developer and the developer after printing 50,000 sheets, and the toner charge retention was evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
A: The carrier charge ratio is 0.9 or more. B: The carrier charge ratio is 0.8 or more and less than 0.9. C: The carrier charge ratio is 0.7 or more and less than 0.8. D: The carrier charge ratio is less than 0.7.
表1に示すように、実施例の静電荷像現像用キャリアは、比較例の静電荷像現像用キャリアと比較して、帯電維持性の悪化が抑制されることがわかった。 As shown in Table 1, the electrostatic image developing carriers of the examples were found to suppress deterioration in charge retention compared to the electrostatic image developing carriers of the comparative examples.
1Y、1M、1C、1K 感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(像保持体クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 定着装置(定着手段の一例)
30 中間転写ベルトクリーニング装置(中間転写体クリーニング手段の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)
1Y, 1M, 1C, 1K: photoconductor (an example of an image carrier)
2Y, 2M, 2C, 2K: charging roll (an example of a charging means)
3. Exposure device (an example of an electrostatic image forming means)
3Y, 3M, 3C, 3K: Laser beams 4Y, 4M, 4C, 4K: Developing device (an example of developing means)
5Y, 5M, 5C, 5K: Primary transfer roll (an example of a primary transfer means)
6Y, 6M, 6C, 6K: Photoconductor cleaning device (an example of an image carrier cleaning means)
8Y, 8M, 8C, 8K toner cartridges 10Y, 10M, 10C, 10K image forming unit 20 intermediate transfer belt (an example of an intermediate transfer body)
22 Drive roll 24 Support roll 26 Secondary transfer roll (an example of a secondary transfer means)
28 Fixing device (an example of fixing means)
30 Intermediate transfer belt cleaning device (an example of an intermediate transfer body cleaning means)
P Recording paper (an example of a recording medium)
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(像保持体クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
107 Photoreceptor (an example of an image carrier)
108 Charging roll (an example of charging means)
109 Exposure device (an example of an electrostatic image forming means)
111 Developing device (an example of developing means)
112 Transfer device (an example of transfer means)
113 Photosensitive member cleaning device (an example of an image carrier cleaning means)
115 Fixing device (an example of fixing means)
116 Mounting rail 117 Housing 118 Opening for exposure 200 Process cartridge 300 Recording paper (an example of a recording medium)
Claims (15)
窒素含有シリカ粒子と窒素含有樹脂微粒子を含み、前記芯材を被覆する樹脂被覆層と、
を有し、
前記窒素含有シリカ粒子の含有量が前記樹脂被覆層の全質量に対して10質量%以上55質量%以下であり、
前記窒素含有樹脂微粒子の体積平均粒径が100nm以上250nm以下であり、
前記窒素含有シリカ粒子の質量Sに対する前記窒素含有樹脂微粒子の質量Pの質量比P/Sが、0.15以上0.55以下である
静電荷像現像用キャリア。 A core material and
a resin coating layer containing nitrogen-containing silica particles and nitrogen-containing resin fine particles and coating the core material;
and
the content of the nitrogen-containing silica particles is 10% by mass or more and 55% by mass or less with respect to the total mass of the resin coating layer,
the nitrogen-containing resin fine particles have a volume average particle size of 100 nm or more and 250 nm or less;
The carrier for developing electrostatic images has a mass ratio P/S of the mass S of the nitrogen-containing silica particles to the mass P of the nitrogen-containing resin fine particles of 0.15 or more and 0.55 or less.
請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の静電荷像現像用キャリアと、
を含む静電荷像現像剤。 a toner for developing an electrostatic image;
The electrostatic image developing carrier according to any one of claims 1 to 11,
1. An electrostatic image developer comprising:
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 a developing unit containing the electrostatic image developer according to claim 12 and developing an electrostatic image formed on the surface of an image carrier into a toner image by using the electrostatic image developer,
A process cartridge is detachably mounted in an image forming apparatus.
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
請求項12に記載の静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。 an image carrier;
a charging means for charging the surface of the image carrier;
an electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the charged surface of the image carrier;
a developing unit containing the electrostatic image developer according to claim 12 and developing the electrostatic image formed on the surface of the image carrier into a toner image by using the electrostatic image developer;
a transfer means for transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium;
a fixing means for fixing the toner image transferred onto the surface of the recording medium;
An image forming apparatus comprising:
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
請求項12に記載の静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。 a charging step of charging the surface of the image carrier;
an electrostatic image forming step of forming an electrostatic image on the charged surface of the image carrier;
a developing step of developing the electrostatic image formed on the surface of the image carrier into a toner image by using the electrostatic image developer according to claim 12;
a transfer step of transferring the toner image formed on the surface of the image carrier to the surface of a recording medium;
a fixing step of fixing the toner image transferred onto the surface of the recording medium;
An image forming method comprising the steps of:
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